2) Pratiques agroécologiques favorables à la ressource en eau
2.2) Échelle de la parcelle
2.2.3) Ombrage des parcelles
Si la couverture des sols permet de limiter – entres autres – l’évaporation de l’eau au niveau du sol, l’ombrage des parcelles permet de limiter la transpiration des cultures et de maintenir une certaine humidité au niveau de la parcelle.
En effet, face à la hausse des température, naturelle (été) et/ou anthropique (changement climatique), plusieurs outils existent pour proposer un ombrage aux cultures : toile ou filet d’ombrage, panneaux photovoltaïques, agroforesterie, blanchissement des serres, etc. Ce levier permet notamment de protéger les récoltes mais aussi de réduire les besoins en eau d’irrigation des cultures.
Agrivoltaïsme
L’agrivoltaïsme est une pratique visant à inclure des panneaux photovoltaïques sur une parcelle agricole (grandes cultures, arboriculture, maraîchage, élevage, viticulture, etc.). L’agrivoltaisme s’appuie sur le principe des cultures étagées (voir figure 26) : un étage bas réservé à la production agricole et un étage haut (5 m) réservé à la production d’électricité (panneaux photovoltaïques).L’objectif peut être notamment de protéger les cultures des averses et du soleil (ou les animaux si élevage), d’augmenter l’humidité en conditions sèches et donc, malgré une occupation d’espace par les panneaux solaires, de maintenir une production agricole. Enfin, l’installation de gouttières en aval des panneaux permet une récupération de l’eau de pluie, laquelle pourra être stockée pour un usage ultérieur.
Tout projet agrivoltaïque se doit de répondre à 5 grands enjeux :
- La vocation agricole du terrain prime : la réglementation limite la densité de panneaux photovoltaïques afin de limiter une possible compétition entre production agricole et production d’énergie. Le risque est une perte de la finalité première de production agricole. Il serait donc intéressant de considérer les surfaces urbanisées avant les surfaces agricoles pour répondre à un strict besoin de production d’énergie photovoltaïque
- La réversibilité de l’installation : tout projet agrivoltaïque doit favoriser des systèmes qui permettent un retour à l’état initial de la parcelle
- L’adaptation territoriale
- La maîtrise de l’impact sur l’environnement, les sols et les paysages
- L’adaptabilité et la flexibilité : les projets agrivoltaïques doivent être à même de s’adapter et d’être résilients face aux différentes menaces extérieures (conditions climatiques ou changement de marchés).
Les formes que peut adopter l’agrivoltaïsme sont variées : serres photovoltaïques ou installations photovoltaïques en plein champ, agrivoltaïsme fixe ou agrivoltaïsme dynamique (système automatisé), panneaux monofaciaux ou bifaciaux, etc.
Le programme de recherche de l’entreprise Sun’Agri avec l’appui de Ademe a étudié les bénéfices d’installations photovoltaïques en plein champ pour différents types de cultures (viticulture en particulier, étendue depuis aux grandes cultures, au maraichage et à l’arboriculture). Il en ressort déjà plusieurs résultats :
- Protection des cultures contre la pluie, du gel
- Ombrage (- de pertes par évapotranspiration) à moduler selon besoins des plantes et météo : réduction de la consommation d’eau jusqu’à -30%.
Ces avantages permettent à nombre de ces projets de maintenir voire d’augmenter le rendements agricoles :
- Site de Rians (viticulture) : plus grand en nombre de grappes, poids des grappes et poids par cep,
- Site Le Chennay (grandes cultures) : augmentation du rendement de blé de printemps (en zone de fort potentiel agronomique), augmentation du rendement de l’orge, du poids du grain et du taux de protéines et augmentation du rendement des lentilles (en zone de faible potentiel agronomique de sol).
Néanmoins, il faut garder à l’esprit que les installations agrivoltaïques n’intéressent pas les développeurs au-delà de 6% de pentes et en deçà de 6 ha. Les surfaces concernées sont donc souvent dans des secteurs de plaine (moins vulnérables au changement climatique que leurs homologues en secteurs de coteaux), proches des postes sources électriques, en exploitations irriguées et d’assez grande taille.
L’agrivoltaïsme dynamique peut apporter une plus-value par rapport à l’agrivoltaïsme fixe (inclinaison et orientation des panneaux fixes) en termes d’économies d’eau en limitant les éventuels préjudices imposés aux cultures.
Des panneaux pivotants, orientés selon un axe Nord-Sud, permettent de suivre la course du Soleil de manière à optimiser la production photovoltaïque ou de s’adapter en fonction des besoins des cultures, en contrôlant l’apport de lumière et de chaleur et en évitant de ce fait les stress thermiques et hydriques.
D’autre part, la station expérimentale de La pugère (arboriculture) présente des panneaux déployables (La pugère - Agriteos), pilotés par des capteurs sensibles aux conditions météorologiques, à l’évapotranspiration et à l’humidité du sol. Cet outil permet d’adapter l’ombrage et d’optimiser l’irrigation de manière à obtenir des économies en eau de 30 à 40%.
Coût d’une installation agrivoltaïque
Les calculs suivants tiennent compte des chiffres de prix de rachat en juillet 2024. En ce qui concerne les questions de rentabilité d’une telle installation. Il faut savoir que le coût dépend :- du type de panneaux photovoltaïques
- de la puissance installée
- des coûts de préparation du site (préparation du sol, nivellement…)
- des coûts de montage et d'installation
- des coûts de raccordement au réseau
- des coûts de maintenance et d'exploitation.
Cela fait que le coût d'installation des panneaux photovoltaïques se situe généralement entre 800 et 1 500 €/kWc (kilo-Watt crête : désigne la puissance maximale valorisable par le panneau photovoltaïque en conditions optimales). Pour une installation de 100 kWc (environ 500 m² de panneaux), le coût total se situe donc entre 80 000 € et 150 000 €.
Cette dépense connaît 3 principaux modes de financement :
- Développeurs (entreprise proposant l’installation des panneaux) : Le plus souvent le développeur investit et indemnise le propriétaire uniquement. Théoriquement dans le cas de l’agrivoltaïsme dynamique il n’y a pas d’indemnisation, la promesse étant le maintien du rendement, mais pour les sites de démonstration il y a eu indemnisation
- Auto-financement : l’agriculteur finance partiellement ou entièrement l’installation, il peut alors percevoir partie ou totalité du prix de rachat d’électricité et dispose d’une plus grande marge de manœuvre
- Financement participatif : la dépense est couverte par différents acteurs du territoire, une production électrique peut profiter à plusieurs foyers (exemple du parc solaire de Luc-sur-Aude).
Le coût est considérable, cependant, il est à ajuster à la surface couverte. On peut compter en moyenne une puissance de 100 kWc pour une surface de 2000m² (25% de recouvrement).
D’autre part, le coût total peut aussi être amoindri par des dispositifs législatifs, des subventions et des aides (prime à l’investissement, prix bloqué sur 20 ans). Enfin, l’électricité produite peut, selon le financement, naturellement être revendue. Pour 100 kWc, la production annuelle serait donc d'environ 182 500 kWh (kilo Watt-heure : mesure de l’énergie produite).
Le tarif d’achat moyen dépend de la puissance de l’installation ainsi de la totalité ou non (une part autoconsommée) de la revente. Pour 100 kWc, le prix de revente s’élève à environ 4 à 11 centimes d'euro par kWh selon la puissance de l’installation. De ce fait, les revenus annuels générés par la revente de l'électricité produite par une installation photovoltaïque de 100 kWc se situeraient à environ 15 000€. Ainsi, sans compter les aides, une telle installation peut être rentabilisée par la seule vente d’électricité en 6 ans au minimum et en 10 ans au maximum.
Enfin, les projets d’installations agrivoltaïques doivent être étudiées au cas par cas selon le type de production agricole (quel gain / perte de rendement), la proximité avec un point de raccordement au réseau électrique, etc.
Autres
D’autres procédés d’ombrages existent selon le type d’agriculture tels que l’agroforesterie (que nous verrrons dans la partie suivante "Agroforesterie"), le blanchissement des serres (voir figure 28) ou les filets et voiles d’ombrage (voir figure 27), visant à limiter le rayonnement solaire pénétrant dans la serre et donc la transpiration des cultures.
En viticulture, une expérimentation chilienne en 2018 a fait ressortir une réduction de 50% des besoins d’irrigation sur le cépage Syrah avec l’usage d’ombrières en tissu, sans dégradation significative de la vigne, du rendement ou de la qualité du vin produit. L’emploi de toiles anti-grêle peut jouer ce rôle d’ombrage, ainsi que d’autres types de tentures plus ou moins opaques appliquées sur ou au-dessus du vignoble.
Sources :
Actu environnement
sun Agri
CGAAER, Parangonnage sur les techniques et pratiques innovantes de gestion de l’eau en agriculture (2022)
Partial root-zone drying irrigation, shading, or mulching effects on water savings, productivity and quality of ‘Syrah’ grapevines (P.M. Gil et al., 2018)
Technique Solaire
Agrivoltaïsme.fr
Terre Solaire
Ombrea - fiche Rians
Ombrea - fiche le Channay